Детерминированно-вероятностный спектрокоррелометр Советский патент 1980 года по МПК G06F17/10 

второй вход второго блока сравнения подключен к выходу блока вероятностного округления, управляющие входы первого блока вентилей, динамического регистра, блока памяти.и регистра числа соединены соответственно с первыми четырьмя выходами блока управления, выход генератора гармонических функций соединен с первым и.вторым входами блока вентилей и со вторым входом регистра числа, управЛЯЮ11ШЙ вход второго блока вентилей соединен с пятым выходом блока управ ления , выход второго блока вентилей подключен к третьему входу второго блока сравнения, третий выход блока памяти соединен со вторым входом регистра числа 2. Недостатком известного вероятност ного спектрокоррелометра является невысокая точность вычисления статических характеристик (СХ) при малых выборках и невозможность вычисления спектральной плотности мощности по корреляционной функции, что требуется в ряде случаев для быстротекущих процессов. Цель изобретения - повышение точности вычисления ординат корреляцион ной функции и спектральной плотности мощности. Поставленная цель достигается тем что в детерминированно-вероятйостный спектрокоррелометр, содержащий генератор гармонических функций, бло центрирования, первый вход которого является входом спектрокоррелометра второй соединен с первым выходом бло ка памяти, а выход - с первым входом первого ёлока элементов И, второй вход которого через блок масштаб рования соединен с вторым выходом блока памяти, динамический сдвигающий регистр, охваченный обратной связью, первый вход которого подключен к выходу первого блока элементов И, второй вход - к первому,выходу блока синз ронизации, а выход динамического сдвигающего регистра соеди нен с первым входом регистра числа, второй вход которого подключен ко второму выходу блока синхронизации, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно ко второму входу динамического сдвигающего регистра, к первому входу блока памяти и к первому входу второго блока элементов И, выход регистра числа соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора псевдослучайных чисел, а выход подключен ко входу блока синхронизации, введен сумматор, первый вход которого соедивен с выходом второго блока элементов И, второй вход сумматора объединен с четвертым входом первого блока элементов И и подключен к третьему выходу блока памяти, выход сум матора соединен со вторым входом блока памяти, второй и третий входы второго блока элементов И подключены соответственно к выходу первого блока элементов Инк выходу динамического сдвигающего регистра, выход генератора гармонических функций соединен с третьим входом регистра числа. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Детерминированно-вероятностный спектрокоррелометр содержит блок центрирования 1, первый блока элементов И 2, динамический сдвигающий регистр 3, блок синхронизации 4, регистр числа 5, блок сравнения 6, второй блок элементов И 7, генера- тор псевдослучайных чисел 8 (ГПСУ), блок масштабирования 9, блок памяти 10, сумматор 11, генератор гармонических функций 12. Повышение точности вычисления СХ в предлагаемом устройстве достигается за счет реализации детермированно-вероятностного метода вычисления (ДВМ) СХ, состоящего в том, что в вероятностную бинарную последовательность преобразуется только ОДИР из пары сомножителей, участвукяцих при реализации оценочных сумм вычисляемых СХ. В результате, операция умножения заменяется -операцией сложения -разрядных кодов, представля ющих второй сомножитель, а точность вычисления СХ существенно повышается, Работа спектрокоррелометра в режиме вычисления спектра S(j) по Фурьеп|)еобразованию реализации случайного процесса происходит следующим образом. Перед началом работы по команде Начальная установка все блоки устройства устанавливаются в исходное состояние, после чего устройство го- тово к работе. Дискретный случайный процесс в виде п-разрядный кодов, представляющих ординаты процесса, поступает через блок центрирования 1 и блок элементов И 2 на вход динамического сдвигающего регистра 3. После заполнения динамического регистра 3 на- первый блок 2 из блока синхронизации 4 поступает сигнал запрета и начинается процесс вычисления точечной оценки периодограммы для (.-того участка. При этом первое число поступает через второй блок элементов И 7 .на вход сумматора 11. Одновременно с этим из генератора гармонических функций 12 на регистр числа 5 заносится соответствующе® значение косинуса и через него подается на вход блока сравнения б, где сравнивав--СЯ с числом из генератора псевдослучайных чисел 8 и в виде случайной последовательности 1 и О поступают в блок синхронизации 4. Прои зводится умножение ординаты случайного процесса на значение косинуса. При этом в блоке синхронизации анализируется последовательность 1 и О, поступающая из блока сравнения б. При наличии 1 значение ординаты случайного .процесса на сумматоре 11 складывается с соответствующей оценкой,, ранее накопленной суммы .о5.Ш.при наличии О операция сумз шрования не производится. Процесс детерминированно-вероятностного умножения может повторяться в зависимости от числа испытаний те. , установленной, на блоке синхронизации 4 и требуемой точности. Поокончании умножения этих величин из генератора гармонических функций 12 через регистр числа 5 на вход блока сравнения 6 подается .соответствукхцее значение, синуса и повторяется процесс детерминированно-вероятностного умножения. По.сле q сдвигов динамического сдвигаклцего регистра; 3 генератор гармонических функций 12 блокируется сигналом из блока синхронизации 4 и из блока памяти 10 на сумматор 11 поступает оценка накопленной суммы А и производится ее квадрирование. Затем такая же операция повторяется для оценки второй суммы B pstsiti. Резултаты квадрирования, соответствующие j-му номеру вычисляемой точки периодограммы, складывается на сумматоре 11, а затем прибавляются к соответствующему значению суммы, накопленной на предыдущих участках. На этом процесс вычисления j-ой точки периодограммы заканчивается и описанный процесс полностью повторяется для (+1)-ой точки периодограммы. Так происходит q раз.

Затем снимается сигнал запрета и динамический сдвигающий регистр заполняется новыми q-значениями случайного процесса. Описанная последовательность операций повторяется. Так происходит k раз.

После окончания вычислений с. блока памяти 10 выдается результат во внешнее устройство.

В режиме вычисления корреляционной функции детерминированно-вероястностный спектрокоррелометр работает следующим образом.

Перёд началом работы по команде Начальная установка все блоки устройства устанавливдются в исходное соствяние, после чего оно готово к работе.

Дискретный случайный процесс в виде п-разрядных кодов, представляющих ор цинаты процесса, поступает через блок центрирования 1 и блок элементов И 2 на вход -динамического сдвигакйцего регистра 3 и через блок элементов И 7 на сумматор 11.

С выхопа динамического сдвигакщего регистра 3 центрированное ординаты случайного процесса выходят в следующем порядке X ; S. ; X,..,;

i, I где . - центрированная величина i-ой ординаты случайного процесса X Ct), q - число запоминаемых ординат в динамическом регистре 3, по управляющим сигналам из блока синхронизации поступают последовательно на регистр Числа 5.

После записи каждой центрирован0ной ординаты на регистр числа 5 организуется многократное сравнение содержимого регистра 5 на блоке сравнения 6с содержимым ГПСЧ 8. Результаты сравнения поступают в блок синхронизации 4, в зависимости от них

5 .содержимое сумматора либо остается без изменения (при , ГПСЧ, где р - номер текущей дискреты упреждения ординаты относительно ор.цинаты Xi), либо суммируется с со0

о

держимым блока памяти 10 при Х;..

Адрес блока памяти меняется синхронно со сдвигом блока динамического сдвигающего регистра 3 по сигналам из блока синхронизации 4. Изменение

5 адреса блока памяти 10 и сдвиг в блоке динамического сдвигающего регистра 3 производится после того,, как исчерпается требуемое количество сравнений содержимого регистра

0 5 и ГПСЧ 8.

Процесс вычисления Корреляционной функции заканчивается после исчерпывания требуемого числа ординат.

Вычисление спектральной плотнос5ти -мощности по Фурье-преобразованию корреляционной функции организуется в два этапа. На первом этапе вычисленная корреляционная функция переписывается из блока памяти 10 через блок элементов И 2 в блок

0 динамического сдвигающего регистра 3, откуда они на этапе собственно вычисления ординат спектральной плотности мощности передаются через блок элементов И 7 на сумматор 11.

5 Соответствующие значения cos Ч из генератора гармонической функции 12 поступают в регистр числа 5 и из него подаются на сравнение в блок сравнения 6, где сравниваются с

0 числами генератора псевдослучайных чисел 8. Вначале идет накопление на сумматоре нулевой ординаты спектральной плотности мощности. После вычисления ординаты спектра произ5водится вычисление следукндей орди.наты и т.д. Процесс заканчивается вычислением последней q-ой ординаты .спектра. Спектральная плотность вычисляется по корреляционной функции согласно соотношению

0

-1 fTPi

. J ° ЯДля разъяснения сущности предложенно5го изобретения рассмотрим процесс вычисления корреляционной функции К«(р). Оценка K(t) при использовании ДВМ имеет вид: л Ц-9 о о « x PJ-inTrrpi E -, где fi 0,1 вероятностное отобрг1жение ординаты СП Х. . Так как M(U| ) , то с S, .,VP) и« следовательно, оценка К(р) является несмещенной. Иожно показать, что точность пред ложенного устройства более чем в 2 раза превосходит точность известного при одинаковом-быстродействии. При этом аппаратурные затраты по сра нению с известным возрастают на 20% Форм/ла изобретения Д|етерминироваино-вероятностный спектрокоррелометр, содержащий генератор гармонических функций, блок центрирования, первый вход которого является входом спектрокоррелометра торой соединен с первым выходом 0.лока памятн, а выход - с первы1М входом первого блока элементов И, втсчрой вход которого через блок мас штабирования соединен со вторым выходом блока, памяти, динамический сдвигатций регистр, охваченный обра ной связью, первый вход которого подключен к выходу первого блока эл ментов И, а второй вход - к первому выходу блока синхронизации, а выход шинамического сдвигающего регистр соединен с первым входом регистра числа, второй вход которого подключен ко второму выходу блока синхронизации, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно ко второму входу динамического сдвигсцощего регистра, к первому входу блока памяти и к первому входу второго блока элементов И, выход регистра числа соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора псевдослучайных чисел, а выход подключен ко входу блока синхронизации, отличаю1ций5 я тем, что, с целью повьшения точности, в спектрокоррелометр введен сумматор, первый вход которого соединен с выходом второго блока элементов И, второй вход сумматора объединен с четвертш« входом первого блока элементов И н подключен к третьему выходу блока памяти, выход сукилатора соединен со входом блока памяти, второй и третий входы второго блока элементов И подключены соответственно к выходу первого блока элементов И и к выходу динамического сдвиггиощего регистра, выход генератора гармонических функций соединен с третьим входом регистра числа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 432509, кл. G 06 F 15/34, 1972. 1, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2428338/18-24, кл. G Об F 15/34, 1976.